人参皂苷Rb1通过调控CPT1A去乙酰化抑制肩袖撕裂后肌内脂肪浸润

Ginsenoside Rb1 regulates CPT1A deacetylation to inhibit intramuscular fat infiltration after rotator cuff tear.

作者信息Yuesong Yin, Zili Wang, Yian Yang, Minren Shen, Hai Hu, Chuanshun Chen, Hecheng Zhou, Zheng Li, Song Wu
PMID39071885
期刊iScience
发布时间2024-06
DOI10.1016/j.isci.2024.110331

实验完整度

包含体内动物模型(TT小鼠)验证Rb1对FI和肩关节功能的影响,以及体外细胞实验(FAPs、3T3-L1)验证机制,并进行分子对接和突变体rescues验证。

主要模型

C57/BL6小鼠TT模型 小鼠FAPs细胞 3T3-L1细胞系

重点核对

Rb1浓度:20 mg/kg与60 mg/kg(小鼠,腹腔注射) EX527(SIRT1抑制剂)处理:30 mg/kg,腹腔注射 CPT1A突变体:K195Q、K195R、K292Q、K675Q、3KQ 脂肪浸润检测:Oil Red O、BODIPY、Masson染色 统计方法:in vitro使用Student's t-test,in vivo使用Mann-Whitney U检验

摘要

肩袖肌肉中的脂肪浸润(FI)与患者肩袖撕裂(RCT)的不良临床结局和修复失败相关。本研究旨在探讨人参皂苷Rb1在抑制RCT后肌肉FI中的作用及其潜在分子机制。在肌腱切断(TT)建模后,与对照组和其他人参皂苷成分处理组相比,Rb1处理6周的小鼠冈上肌(SS)中的FI较低。机制上,Rb1结合SIRT1的NAD+结构域,激活其表达和酶活性。这种激活刺激CPT1A在K195位点的去乙酰化,从而促进脂肪细胞中的脂肪酸β-氧化并改善脂解。这些发现表明,Rb1是改善RCT患者预后的潜在治疗成分。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
人参皂苷Rb1能否抑制肩袖撕裂后肌内脂肪浸润,其分子机制是什么?
核心机制
Rb1结合SIRT1的NAD+结构域,激活SIRT1,促进CPT1A在K195位点的去乙酰化,从而增强脂肪酸β-氧化,促进脂解。
主要证据
体内TT小鼠模型显示Rb1降低SS肌肉FI并改善肩功能;体外FAPs和3T3-L1细胞显示Rb1促进脂解,通过Co-IP和突变体验证SIRT1对CPT1A去乙酰化的调控。
研究意义
Rb1是改善RCT患者预后的潜在治疗成分。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建TT小鼠模型并验证Rb1对FI的影响

建立肩袖损伤模型,检测Rb1对肌肉脂肪浸润和肩关节功能的作用。

对C57/BL6小鼠进行TT手术,术后当天腹腔注射Rb1(20或60 mg/kg)或DMSO,持续6周,通过Oil Red O、H&E、Masson染色和步态分析评估FI和肩功能。

2

鉴定Rb1通过促进脂解抑制FI

确定Rb1是否通过影响脂肪生成或脂解来减少脂肪积累。

从SS肌肉中分选FAPs,在成脂分化培养基中培养,在0-7天或8-14天添加Rb1,通过Oil Red O和BODIPY染色观察脂滴变化。

3

探究Rb1对脂肪酸β-氧化酶表达和乙酰化水平的影响

检测Rb1是否改变β-氧化关键酶的表达或乙酰化修饰。

在3T3-L1细胞中,用Rb1处理后,通过qPCR和Western blot检测β-氧化酶(Echs1, Acadvl, Acadm, Acadl, Hadh, Acaa2, Cpt2, Cpt1a)的表达,通过免疫沉淀检测乙酰化水平。

4

验证Rb1通过SIRT1调控CPT1A去乙酰化

确定SIRT1是否介导Rb1对CPT1A去乙酰化的作用。

检测KATs和KDACs的表达,过表达或敲低SIRT1,通过Co-IP检测SIRT1与CPT1A相互作用,使用分子对接预测结合,以及EX527抑制剂体内验证。

5

确定CPT1A去乙酰化的关键位点

鉴定Rb1调控的CPT1A具体去乙酰化位点。

构建CPT1A突变体(K195Q, K195R, K292Q, K675Q, 3KQ),转染3T3-L1细胞,检测乙酰化水平和脂滴变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
油红O饱和溶液Solarbio Science & Technology CoG1260
改良Masson三色染色试剂盒Solarbio Science & Technology CoG1346
含DAPI封片剂BiosharpBL739A
BODIPY染色液GlpBioGC42959
人参皂苷Rb1MCE41753-43-9
人参皂苷RcG-clone11021-14-0
人参皂苷RdG-clone52705-93-8
人参皂苷RfG-clone52286-58-5
人参皂苷Rg2G-clone52286-74-5
EX527MCEHY-15452
3T3-L1细胞系ProcellCL-0006
C57/BL6小鼠Hunan SJA Company, China2019sydw0198
兔多克隆抗SIRT1抗体Proteintech13161-1-AP
兔多克隆抗ACADVL抗体Proteintech14527-1-AP
兔多克隆抗ACADM抗体Proteintech55210-1-AP
兔多克隆抗ACADS抗体Proteintech16623-1-AP
兔多克隆抗CPT1A抗体Proteintech15184-1-AP
兔多克隆抗ACAA2抗体Proteintech11111-1-AP
兔多克隆抗ECHS1抗体Proteintech11305-1-AP
兔多克隆抗CPT2抗体Proteintech26555-1-AP
兔多克隆抗HADH抗体Proteintech19828-1-AP
兔多克隆抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
兔多克隆抗泛乙酰化抗体Proteintech66289-1-Ig
兔多克隆抗FLAG抗体Abcamab205606
兔多克隆抗UCP1抗体Proteintech23673-1-AP
兔多克隆抗Laminin抗体Proteintech23498-1-AP
抗CD31-异硫氰酸荧光素抗体BD BiosciencesClone 390
抗CD45-FITC抗体BD BiosciencesClone WM59
抗整合素α7-APC抗体R&D SystemsClone #334908l
PE-Cy7-Sca1抗体BD BiosciencesClone E13–161.7
耗氧率检测试剂盒Cayman Chemical600800
HiScript II Q RT SuperMix for qPCR (+gDNA wiper)VazymeR223-01
jetPRIME转染试剂PolyPlus101000046
40μm细胞筛网corning431750
70μm细胞筛网corning431751

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、手术方式(TT建模)、麻醉方式
阅读提示:STAR Methods, Animals
药物处理
Rb1剂量(20或60 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、给药频率(每周5天,持续6周)、溶剂(1% DMSO)
阅读提示:STAR Methods, Animals
FAPs分离
分离时间(TT后2周)、消化酶(0.2% collagenase II)、分选标记(CD31-/CD45-/ITGA7-/Sca1+)
阅读提示:STAR Methods, Muscle digestion and FAP isolation
细胞培养与处理
3T3-L1培养条件、成脂分化培养基组成、Rb1处理时间(7天后处理一周)
阅读提示:STAR Methods, Cell culture
分子机制验证
SIRT1抑制剂EX527浓度(30 mg/kg)、si-SIRT1序列、质粒突变位点(K195Q等)
阅读提示:STAR Methods, Plasmids, siRNA, and transfection; Results